(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主軸と、
第２主軸と、
前記第１主軸および前記第２主軸のそれぞれの端面に開口した孔内に差し入れ、該第１主軸と該第２主軸とを軸方向に所定の間隔をあけて連結させる連結軸と、
前記第１主軸および前記第２主軸の外径より小さく、かつ前記連結軸の外径より大きい内径を具え、前記連結軸を通して前記第１主軸と前記第２主軸の間に設けられる外輪部材と、
前記連結軸の外側と前記外輪部材の内側との間に配置され、前記連結軸に対して前記外輪部材を回動自在に支持する転動体と、
前記第１主軸もしくは前記第２主軸の外周に設けられたカムと、を備え、
更に、前記第１主軸、前記第２主軸および前記連結軸は、内部に油路を有する中空構造で、かつ前記連結軸に、該連結軸に形成された油路に連通した供給孔を開口させたことを特徴とする組立カムシャフト。
【請求項２】
前記連結軸を、軸受鋼で形成したことを特徴とする請求項１に記載の組立カムシャフト。
【請求項３】
前記外輪部材は、前記第１主軸と前記第２主軸の間に形成された間隔より短い長さであり、前記第１主軸および前記第２主軸に対して若干の空隙を有することを特徴とした請求項１または２に記載の組立カムシャフト。
【請求項４】
前記第１主軸と前記第２主軸はそれぞれにカムを具え、前記第１主軸と前記第２主軸のそれぞれに具えられたカムを、所定の気筒に設けられた２本のバルブの各々に配置し、前記連結軸を前記バルブ間に設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の組立カムシャフト。
【請求項５】
前記連結軸は、前記第１主軸と前記第２主軸のそれぞれに設けられたカムの下部まで、前記第１主軸および前記第２主軸の孔内に挿入されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の組立カムシャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のシャフトを連結して構成する組立カムシャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の分割シャフトを一体に連結して構成されたカムシャフトユニットが知られている。例えば従来の連結カムシャフトユニットとしては、複数に分割された各シャフトの端部を細く形成し、細くした端部に筒体（連結筒）を嵌め合わせて連結させている。そして、筒体の外周に転動体（針状コロ）を配置して、それを外輪で覆いカムシャフトユニットの軸受部を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−３０４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のカムシャフトユニットは、連結筒の外周部分に転動体を配置して軸受部を形成しているため、外輪の外径が大きくなり、軸受部としての外径寸法が大きくなっていた。また、転動体を連結筒の所定位置に保持するため、保持器を必要としており、軸受部の形成に手間とコストがかかっていた。
【０００５】
また軸受部は、転動体が外輪と保持器により覆われていることから、カムシャフトの外部から転動体へ潤滑油を供給しにくい構造となっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために、組立カムシャフトを次のように構成した。
【０００７】
第１主軸および第２主軸のそれぞれの端面に孔部を開口する。孔部は、第１主軸および第２主軸の軸方向に沿って、各中心軸と同心に設ける。
【０００８】
連結軸の両端を第１主軸と第２主軸の双方の孔部に差し入れ、第１主軸と第２主軸を連結する。連結軸は、基本的に径が同一に設定されている円筒体である。連結軸は、孔部に差し入れると第１主軸および第２主軸にそれぞれ密に固着される。尚、連結軸と孔部とは、キーやスプライン等で連結させてもよい。
【０００９】
第１主軸と第２主軸は、それぞれの間に所定の長さの間隔をあけて連結軸により連結される。第１主軸と第２主軸の間、すなわち連結軸が露出した部分に転動体を配置し、転動体の周囲に外輪部材を設ける。
【００１０】
転動体は、連結軸の周囲に組み付けたとき、転動体の外側部分が第１主軸や第２主軸の外周縁を越えない径である。外輪部材は、連結軸の周囲に組み付けられた各転動体が形成する外接円に対応した内径を有し、また第１主軸と第２主軸の外径より大きい外径を有している。更に外輪部材は、第１主軸と第２主軸の間隔より若干短い長さに形成されている。
更に、第１主軸、第２主軸および連結軸は、内部に油路を有する中空構造で、かつ連結軸に、連結軸に形成された油路に連通した供給孔を開口させている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる組立カムシャフトは、次の効果を有する。
【００１２】
各主軸を連結する連結軸を軸受部の内輪に利用するので、軸受部の外径を小さくできる。転動体を第１と第２主軸間に組み入れるので、各主軸の端面で転動体を位置決めでき、保持器等を必要としない。
【００１３】
連結軸等を耐摩耗性の高い軸受鋼で形成し、その他の主軸部分などを安価な普通鋼を使用できるので、材料費や製造コストを低減できる。外輪と主軸との間に間隙が設けられるので、組立カムシャフトの外部から軸受部へ潤滑油を容易に供給できる。
【００１４】
１気筒に２つの吸気弁や排気弁が設けられたエンジンにおいて、弁間に組立カムシャフトの連結部分を配置し、軸受部を形成させることにより、連結軸の両端に同一方向の荷重が加えられることから、組立カムシャフトにかかる荷重が平均化され、強度を向上させることができる。
【００１５】
連結軸を、端部が組立カムシャフトに形成されたカムの下部に達する長さに形成すると、カムに加えられる荷重が連結軸を通して直接軸受部が受け、組立カムシャフトの強度が向上される。
【００１６】
主軸および連結軸に軸方向に貫通した内孔を設け、連結軸に内孔に通じる供給孔を開口させると、組立カムシャフトの内孔を通って圧送されてきた潤滑油を軸受部の内側から確実に供給できる。組立カムシャフトには、径を異ならせた段差部が形成されないことから、応力集中が発生せず、組立カムシャフトの強度低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明にかかる組立カムシャフトの一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示した組立カムシャフトの断面斜視図である。
【図３】図１に示した組立カムシャフトの分解斜視図である。
【図４】組立カムシャフトの全体の一例を示す側面図である。
【図５】組立カムシャフトの全体の他の例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明にかかる組立カムシャフトの一実施形態について、説明する。
【００１９】
図４に、組立カムシャフト１０の全体構成の一例を示す。この例の組立カムシャフト１０は、一対のカム２０を３組具えており、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関のシリンダヘッド（いずれも図示せず。）に組み付けられる。そして組立カムシャフト１０は、カムチェーン（図示せず。）などにより回転して、カム２０がバルブ（図示せず。）を押圧し、内燃機関の吸気通路あるいは排気通路を開閉させる。かかる点については、従来のカムシャフトと同様である。組立カムシャフト１０は、図４に示すようにほぼ中央に軸受部２２を具え、軸受部２２の箇所で連結されている。組立カムシャフト１０の軸受部２２の部分を図１に示す。
【００２０】
組立カムシャフト１０は、図１に示すように第１主軸１２と、第２主軸１４と、連結軸１６などから構成されている。第１主軸１２と第２主軸１４は、通常の構造用鋼で形成されている。第１主軸１２と第２主軸１４には、外周面にカムピース２１が一体に取り付けられ、これによりカム２０を形成している。また第１主軸１２および第２主軸１４の端面には、孔部２４、２６がそれぞれ形成してある。孔部２４、２６は、それぞれの主軸１２等の軸方向に沿って形成されている。尚、カムピース２１を各主軸１２等と別体でなく、各主軸１２等と一体に形成してもよい。
【００２１】
連結軸１６は、円筒体で、軸受鋼を用いて形成されている。連結軸１６は、第１主軸１２および第２主軸１４の端面にそれぞれ形成された孔部２４、２６の内径に対応した外径に形成されている。連結軸１６を孔部２４および孔部２６に嵌め合わせると、第１主軸１２と第２主軸１４とを互いに所定間隔あけて、それら第１主軸１２と第２主軸１４に軸方向および径方向にずれが生じることのないように孔部２４および２６に固着される。
【００２２】
また連結軸１６には、油供給路１８がほぼ中央に形成してある。油供給路１８は、連結軸１６の側面に開口し、連結軸１６の内部に形成された中空部分まで、径方向に貫通している。また連結軸１６は、孔部２４、２６の内部で、各主軸１２等に取り付けられているカム２０の下部にその端部が到達する長さを有している。
【００２３】
連結軸１６の外周部分には、転動体２８が設けられている。転動体２８は、連結軸１６の外表面から第１主軸１２の外表面までの距離より短い直径を有する、円柱体である。また転動体２８は、第１主軸１２と第２主軸１４の間隔とほぼ同じか、それより短い長さを有している。転動体２８は、連結軸１６の外周面に、互いにわずかな間隙を有して密に配置されている。
【００２４】
転動体２８の外周部分には、外輪部材３０が設けられている。外輪部材３０は、円筒状で、連結軸１６と同様軸受鋼から形成されている。外輪部材３０は、内径が、連結軸１６の外周部分に配置された各転動体２８の全体が形成する外接円の直径に対応して形成されている。また外輪部材３０の外径は、第１主軸１２や第２主軸１４の外径より大きく形成されている。更に外輪部材３０は、第１主軸１２と第２主軸１４の間の間隔より若干短い長さを有している。
【００２５】
次に、組立カムシャフト１０の作用、効果について説明する。
【００２６】
図３に示すように、第２主軸１４の孔部２６に、連結軸１６の一端を差し入れる。連結軸１６は、カムピース２１の取り付け箇所を超えて、その奥まで差し入れられている。第２主軸１４の孔部２６に連結軸１６を固着させたら、連結軸１６の周囲に、所定数の転動体２８を配置する。そして、転動体２８の外周部分に外輪部材３０を組み付ける。
【００２７】
外輪部材３０を組み付けたなら、連結軸１６の他端に第１主軸１２を差し入れる。第１主軸１２と第２主軸１４を、連結軸１６により連結した状態を図２に示す。
【００２８】
組み立てられた組立カムシャフト１０は、外輪部材３０をシリンダヘッド（図示せず。）の取付基部（図示せず。）などに固定する。カム２０は、バルブが直接当接したり、あるいはロッカアーム（いずれも図示せず。）を介してバルブが当接するように配置される。
【００２９】
組立カムシャフト１０は、カムチェーンなどによって駆動力を受けると、外輪部材３０に対して連結軸１６が転動体２８を介して回転し、全体が回転してカム２０によりバルブにカム作用を行う。尚組立カムシャフト１０の軸受は、軸受部２２以外に組立カムシャフト１０の両端などに設けてもよい。
【００３０】
軸受部２２は、転動体２８を用いた転がり軸受であるため、少ない機械的摩擦損失で組立カムシャフト１０が回転される。第１主軸１２と第２主軸１４の間に、連結軸１６と段差が形成され、その段差により転動体２８が保持されるため、軸受部２２は、保持器を必要としない。また軸受部２２が転がり軸受けであることから、メタル軸受のように専用の油路を設ける必要がなく、潤滑を行うための構成を簡素化できる。
【００３１】
連結軸１６や外輪部材３０を軸受鋼で形成すれば、軸受部２２が構成でき、第１主軸１２等を軸受鋼で形成する必要がないことから材料費や製作コストを低減できる。第１主軸１２および第２主軸１４の端面の間と外輪部材３０との間に若干の間隙が設けられることから、その間隙を通って潤滑油が主軸と外輪部材３０との間に浸入し、転動体２８と連結軸１６、あるいは転動体２８と外輪部材３０との間を十分に潤滑できる。
【００３２】
１気筒に２本の吸気バルブや排気バルブを具えたエンジンにおいて、外輪部材３０を同一気筒のバルブ間に配置し、カム２０で各バルブを作動させるようにすると、カムピース２１に同じ周期で、ほぼ同じ力が加えられるので、組立カムシャフト１０の耐久性を向上できる。
【００３３】
連結軸１６が、カムピース２１の下部に達しているので、バルブなどからカムピース２１に加えられる力が連結軸１６に伝達され、軸受部２２で直接保持できることから、組立カムシャフト１０の剛性を高めることができる。連結軸１６の内部から油供給路１８を通して軸受部２２の内側に潤滑油を供給し、転動体２８等を十分に潤滑できる。連結軸１６は、径に変化のない円筒体であるので、曲げ力が作用した場合でも、応力集中する段差がなく、連結軸１６を細く形成した場合でも、十分な強度を得ることができる。
【００３４】
尚上記例では、組立カムシャフト１０を第１主軸１２と第２主軸１４で構成したが、本発明はこれに限るものではなく、更に多数本の主軸を連結させて組立カムシャフトを構成してもよい。
【００３５】
例えば、組立カムシャフトは、図５のように構成することができる。この組立カムシャフト５０は、図４における左右端寄りそれぞれの一対のカム２０の間にも軸受部２２を具えており、組立カムシャフト５０全体では３つの軸受部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃを有している。
【００３６】
各軸受部２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの構成は、図１に示すものと同様である。この組立カムシャフト５０は、図４における第１主軸１２が２つの主軸１２Ａ、１２Ｂで構成されるとともに、第２主軸１４が２つの主軸１４Ａ、１４Ｂで構成される。そして、主軸１２Ａと１２Ｂとが軸受部２２Ａで連結され、主軸１４Ａと１４Ｂとが軸受部２２Ｃで連結され、主軸１２Ａと１４Ａとが軸受部２２Ｂで連結されている。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、複数の主軸を連結して形成される組立カムシャフトに利用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１０…組立カムシャフト
１２…第１主軸
１４…第２主軸
１６…連結軸
１８…油供給路
２０…カム
２１…カムピース
２２…軸受部
２４、２６…孔部
２８…転動体
３０…外輪部材
【図１】
0005402837.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0005402837.tif 000006